Себастьян Сеунг - Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Генри Маркрам прославился как создатель самой дорогостоящей в мире имитации мозга, однако нейробиологи больше знают Маркрама благодаря его пионерским экспериментам на синапсах. Он стал одним из первых, кто начал систематически изучать последовательный вариант правила Хебба – варьируя задержку времени между импульсами двух нейронов в системе с индуцированной синаптической пластичностью. Впервые я услышал Маркрама на одной научной конференции, где мне довелось встретить еще одного выдающегося нейробиолога – Алекс Томсон, заядлую курильщицу и очаровательную женщину. Она с огромным энтузиазмом делала доклад о синапсах, она была попросту влюблена в них и хотела, чтобы мы тоже их полюбили. Маркрам же выступал как почтенный епископ синаптической церкви, вселяя в нас трепет, восторг и уважение по отношению к их запутанным тайнам.

В своей лекции в 2009 году Маркрам пообещал, что компьютерная имитация всего человеческого мозга появится в течение ближайших десяти лет. Эта фраза облетела весь мир. Если вы найдете в Сети видеозапись той лекции, наверняка согласитесь со мной, что его изящно вылепленное лицо выглядит несколько свирепым, однако говорит он мягко и дружелюбно, с тихой убежденностью мечтателя. Впрочем, в том же году, позже, он имел случай выступить уже не так спокойно. Его научный конкурент, Дхармендра Модха из компании IBM , заявил о создании цифровой имитации кошачьего мозга – после того, как сам же сообщил об имитации мышиного в 2007 году. Маркрам ответил гневным письмом, адресованным главному технологу IBM :

Дорогой Берни, еще когда Мохда [ так! ] сделал свое идиотское заявление об имитации мышиного мозга, вы уверяли меня, что в следующий раз будете держать этого парня за руки и за ноги.

Я думал, что… даже журналисты сумеют понять: то, что показала IBM , являет собой просто подделку, которая не имеет ничего общего с цифровой имитацией мозга кошачьих размеров. Но каким-то неведомым образом всех репортеров ввели в заблуждение эти невероятные утверждения.

Меня в высшей степени шокировало сие сообщение…

Полагаю, в моей власти «выпустить кота из мешка» (во всех смыслах) касательно этого неприкрытого обмана общественности.

Конкуренция – великая вещь, но этот поступок позорит всю нашу область науки и чрезвычайно вредоносен для нее. Видимо, дальше Мохда заявит, что ему удалось сделать цифровую имитацию человеческого мозга. Надеюсь, кто-нибудь присмотрит за этим парнем и в научном, и в этическом отношении.

Всего наилучшего,

Маркрам не стал держать в тайне свое возмущение и раздражение. Он разослал копии письма многим журналистам. Один из них опубликовал в своем блоге рассказ об этой противоречивой истории, озаглавив его «Много мяуканья из-за кошачьих мозгов».

Письмо, в сущности, послужило своего рода поворотным пунктом в отношениях Маркрама с компанией IBM. В 2005 году они начинали эти отношения как союзники: тогда IBM подписала контракт с возглавляемым Маркрамом научно-учебным заведением – швейцарской École Polytechnique Fédérale (Федеральной политехнической школой), расположенной в Лозанне. Целью их совместного проекта являлась демонстрация возможностей Blue Gene/L – созданного IBM суперкомпьютера, на тот момент самого быстродействующего в мире. В рамках этого проекта компьютер должен был построить цифровую имитацию мозга. Маркрам обозвал этот проект Blue Brain («Синий мозг»), намекая на прозвище компании IBM – Big Blue («Синий великан»). Но в их отношениях произошло охлажд ение, когда Модха запустил конкурирующий проект по цифровой имитации мозга в исследовательском центре IBM, расположенном в калифорнийском Алмадене.

Маркрам пытался защитить собственные труды, обвиняя конкурента в мошенничестве. Но тем самым он бросил тень на всю затею. Всякий может сгенерировать несметное количество уравнений и объявить их подобием мозга. (В наши дни для этого даже не нужен суперкомпьютер.) Но где доказательства? Откуда нам знать – может, Маркрам тоже фальсификатор?

Его шикарный суперкомпьютер не должен отвлекать нас от недостатка его исследований – возможно, рокового: не существует четкого критерия для оценки успешности такой работы. В будущем «Синий мозг» можно будет оценить с помощью специальных разновидностей текста Тьюринга, описанных выше, но такой тест имеет смысл применять, лишь когда имитация близка к реальности. А эти якобы удавшиеся модели мышиного и кошачьего мозга еще очень далеки от своих прототипов. В обозримом будущем никакой самозванец, прикинувшись мышиным Мартином Герром, не сможет надуть своих собратьев. Тест Тьюринга подскажет нам, когда мы достигнем цели. Но пока этот день не настал, нам все-таки не помешает отыскать какой-то метод оценки, который даст нам понять, продвигаемся ли мы в нужном направлении.

Да и потом, продвигаются ли вообще эти исследователи вперед? Письмо Маркрама чересчур длинное, чтобы приводить его здесь полностью, так что я лишь перескажу его суть, отфильтровав науку от сарказма.

«Синий мозг» состоит из моделей нейронов, сложнейшим образом обрабатывающих электрические и химические сигналы. Они ближе к реальным нейронам, чем модельные нейроны в имитации Модхи, которая, в свою очередь, более реалистична, чем модель неравноценного голосования, которую мы обсуждали выше.

Существует масса эмпирических доказательств в пользу того, что модель неравноценного голосования описывает многие нейроны с неплохим приближением. Но мы знаем, что эта модель несовершенна и может даже оказаться совершенно неприменимой к некоторым нейронам. Маркрам прав, когда подчеркивает, что у реальных нейронов есть немало тонких особенностей, которые не учитываются простыми моделями. Один-единственный нейрон – сам по себе целый мир. Как и любая клетка, он представляет собой чрезвычайно сложный ансамбль многочисленных и разнообразных молекул, машину, собранную из молекулярных деталей. А каждая из этих молекул, в свою очередь, является миниатюрной машинкой, сделанной из атомов.

Как я уже упоминал, ионные каналы относятся к одному из важнейших классов молекул, поскольку они ответственны за передачу электрических сигналов в нейронах. Аксоны, дендриты и синапсы содержат различные типы ионных каналов – или, по крайней мере, содержат разное их количество. Вот почему у этих частей нейронов разные электрические характеристики. В принципе каждый нейрон уникален по своему поведению благодаря уникальной конфигурации своих ионных каналов. Всё это очень далеко от модели неравноценного голосования, согласно которой все нейроны, в сущности, одинаковы. Плохая новость для имитаторов мозга? Если нейроны так бесконечно разнообразны, как же мы добьемся хоть какого-то успеха в их моделировании? Измеряя характеристики одного нейрона, мы ничего не выясним о другом.